Aluminium – världens vanligaste metall

Grundämnet aluminium (Al), med atomnummer 13 är en lättmetall och är den absolut vanligast förekommande metallen i jordskorpan. Utöver detta är aluminium också det tredje vanligaste grundämnet näst efter syre och kisel. Aluminium utgör cirka 8 % av vikten av jordskorpan, men i dess metalliska form är den alltför reaktiv för att kunna förekomma i naturen. Istället finns den i över 270 olika mineraler. Den främsta källan till aluminium är bauxit.

Aluminium framställs ur bauxit med en halt om mellan 50 och 60 procent aluminiumoxid. Efter det att bauxiten har brutits renas aluminiumoxiden genom en kemisk process varvid aluminiumoxiden löses upp och elektrolyseras på hög värme, en process som kallas för smältelektrolys som sker i en för ändamålet speciellt framtagen ugn. Den rena och smälta aluminiumen samlas på elektrolysugnens botten, varifrån den tappas. Denna process är oerhört energikrävande varför aluminiumtillverkare är extremt känsliga för förändringar i energipriset. Intressant är emellertid att när aluminium tillverkas genom återvinning, från till exemel aluminiumskrot eller ölburkar krävs betydligt mindre energi. En tumregel är att det endast behövs fem procent av den energi som används för att framställa aluminium ur bauxit.

Bland de stora proucentländerna finns Ghana, Indonesien, Jamaica, Ryssland och Surinam i Sydamerika medan smältverken främst finns i Australien, Brasilien, Norge, Sverige, Ryssland, Kina, på Island och i USA.

Fysikaliska egenskaper

Aluminium är en silvrig till gråfärgad mjuk lättmetall som lämpar sig mycket väl som ledare av både värme och elektricitet. Aluminium har ungefär en tredjedel av densiteten och styvheten hos stål. Det är därför lätt att bearbeta, gjuta, dra och extrudera aluminium. Aluminium är vidare icke-magnetiskt och gnistfri, och bland övriga egenskaper kan nämnas att metallen är helt olöslig i alkohol, men att den däremot kan lösas upp av vissa vattenföreningar.

Det påstås ofta felaktigt att aluminium är en metall som inte korroderar, vilket är felaktigt. Då metallen utsätts för pH-halter mellan 4 och 9 skapas ett skydd i form av en passiv oxidfilm som skyddar materialet, och det är först utanför dessa gränser som aluminium korroderar, men då sker det med en hög hastighet. Legeringar tenderar att korrodera fortare än rent aluminium och fortast korroderar aluminium när det innehåller koppar. Notabelt är att den passiva oxidfilmen eller aceater som bildas på ytan gör aluminium resistent mot såväl svavelsyra, nitrat och ättikssyra, men att kontakt med andra metaller kan skapa korrosion, särskilt i fuktiga miljöer eller i samband med upprepad friktion.

Användningsområden

Aluminium kan användas i en rad olika produkter som mänskligheten efterfrågar, bland annat

• Förpackningsmaterial, till exempel som burkar för drycker, hushållsfolie
• Som färgämne E173 i livsmedel
• Transportmedel (bilar, flygplan, lastbilar, bilar järnväg, fartyg, cyklar) som plåt, rör, gjutgods, flygplanskroppar, fälgar, motorer etcetera
• Pulveriserat aluminium används i färg, och i pyroteknik som fasta bränslen och termit och som bränsle till rymdfärjor
• Som pengar, en rad länder, däribland Frankrike, Italien, Polen, Finland, Rumänien, Israel och före detta Jugoslavien, har utfärdat mynt i aluminium eller i aluminium-kopparlegeringar.
• Inom byggnadsindustrin där aluminium är vanligt förekommande i fasad- och takplåt, fönsterkarmar, dörrar, förångare i kylelement etcetera
• Elektriska ledningar för kraftdistribution
• Kylaggregat till transistorer och aggregat, men också som yttre skal för hemelektronik
• Alla sorters konstruktioner och möbler
• Ytskikt på tablettkartor/mediciner
• Ett brett utbud av husgeråd, från köksredskap till basebollträn, klockor
• Gatubelysningsstolpar, segelfartygsmaster, stavar etcetera

Historia

De gamla grekerna och romarna använde aluminiumsalter som ett färgämne och vid såromläggning, ett område som det fortfarande än i dag används inom.

I samband med att Humphry Davy 1808 undersökte bergarten alun upptäckte han en okänd metall som han emellertid inte lyckades med att framställa i ren form. Det var först 1825 som Hans Christian Ørsted blandade kaliumamalgam med vattenfri aluminiumklorid som en metall skapades – metallisk kalium. Vid ett senare test 1827 byttes kaliumamalgamet mot rent kalium varvid ren aluminium erhölls. Kalium var emellertid dyrt vilket medförde att aluminium blev dyrt, dyrare än guld vid denna period, något som fortsatte fram till dess att natrium 1859 ersatte det dyra kaliumet. 1886 uppfann Charles Martin Hall i USA och Paul Héroult i Frankrike oberoende av varandra den nuvarande processen för att utvinna och rena aluminium.

Hall-processen började användas 1888 med finansiellt stöd av Alfred E. Hunt, Pittsburgh Reduction Company, det företag som i dag heter Alcoa, medan Héroults metod ledde till att produktion startades 1889 i Schweiz hos Aluminium Industrie, nuvarande Alcan.

Faktorer som påverkar prisbildningen i aluminium

På grund av dess användning inom en rad olika vitt skilda områden styrs priset av en rad externa faktorer och av andra marknader. Förändringar i villkoren på andra marknader kan således komma att ha en betydande inverkan på aluminiummarknaden. I och med att många av slutanvändningsområdena för aluminium är av karaktären varaktiga varor är det inte ovanligt att priset tenderar att fluktuera i korrelation till makroekonomiska förhållanden. Det mest slående exemplet är finanskrisen 2008 och den därpå följande globala nedgången i alla former av konsumtion som förstörde efterfrågan på varaktiga varor, vilket fick priset att falla med 50 procent från mitten av 2008 till våren 2009.

För att tillverka aluminium krävs en trestegsproduktion där aluminium tillverkas av en oxiderad form av aluminium som kallas aluminiumoxid, som i sin tur kommer från bauxit, en naturligt förekommande källa till aluminiumoxid. Företag i aluminiumindustrin arbetar i allmänhet endast i av dessa tre produktionsstadier, även om vissa större företag hanterar flera steg i egen regi.

Förbrukning av aluminium i procent, räknat på olika användningsområden i USA under 2004

Transportindustrin

I de flesta utvecklade länderna står transportsektorn för den största delen av konsumtionen av aluminium. Det betyder att förändringar i efterfrågan på bilar, flygplan, kommersiella fordon etcetera kan komma att påverkar priset på aluminium betydligt. Historiskt sett har bilar huvudsakligen tillverkats av stål, men nya personbilar och lätta lastbilar innehåller i genomsnitt 150 kilo aluminium, en betydande ökning på bara 15 år.

De är främst biltillverkare utanför USA som har varit snabba att öka sin användning av aluminium, medan de ”Big Three”, de tre amerikanska bilföretagen Ford Motor Company (NYSE: F), General Motors (NYSE: GM) och Daimler Chrysler (NYSE: DCX) har varit långsammare att byta stålet mot det relativt sett dyrare aluminiumet. I stället väljer dessa att fokusera på att minska sina kostnader och försöka höja priserna mot slutkund. På det stora hela taget pekar dock bilindustrins efterfrågan uppåt, vilket kan leda till att aluminiumpriserna kan komma att stiga i framtiden.

Inom flygindustrin har aluminium länge använts för att konstruera flygplan och helikoptrar, även om det under den senaste tiden har skett en ökning i användningen av sammansatta kolfibermaterial. Dessa kompositer är lättare än aluminium, starkare än stål, och mycket lättare att montera, en kombination som utgör ett hot mot aluminiumens dominans i flygindustrin. Flygplanstillverkare har aviserat planer på att bygga modeller som består av så lite som 20 % aluminium, en betydande minskning från dagens 50 %. Ökningen av kolfiberkomposit inom flygtillverkningen kan komma att minska efterfrågan på aluminium och pressa priserna.

Byggindustrin

Bygg- och konstruktionssektorerna står för en betydande andel av den totala efterfrågan av all aluminium som finns på marknaden i dag. En uppskattning är att mellan 15 och 20 procent av all aluminium går till dessa sektorer i västvärlden, medan samma siffra uppgår till 30 procent i utvecklingsländerna.

Vid bostadsbyggande är aluminium vanligt förekommande i dörrar, tak och som strukturella inramningar. Uppgångar i bostadsfastigheter eller det kommersiella byggandet kan öka efterfrågan på aluminium, vilket resulterar i högre priser, medan nedgångar i efterfrågan på bostäder eller långsam konstruktion kan leda till lägre aluminium priser.

Tillväxten i utvecklingsländerna

Mängden aluminium som förbrukas per capita är starkt korrelerad med den ekonomiska utvecklingen. Människor i de utvecklade länderna förbrukar i genomsnitt 25-35 kilo aluminium per år, medan människor i utvecklingsländer, länder med en BNP per capita på mindre än 10.000 USD förbrukar mindre än 10 kilo per år i genomsnitt.

I takt med att allt fler länder utvecklas och att dess ekonomiska standard förbättras kommer efterfrågan på aluminium i dessa länder att öka avsevärt. Med tanke på storleken på utvecklingsländer som Kina och Indien kan dessa tillväxtmarknader orsaka betydande ökningar i både efterfrågan och priset på aluminium.

Energikostnader

Energikostnaderna kan påverka priset för att tillverka aluminium då smältning av aluminiumoxid till aluminium kräver ett konstant stort utbud av el, något som står för cirka 25 % av kostnaderna för hela smältprocessen. Om energikostnaderna blir för höga kan smältverk tvingas stänga eller flytta till en plats där energikostnaderna är lägre. Å andra sidan kan en minskning av energikostnaderna leda till att tidigare stängda smältverk kan öppnas, vilket skulle öka utbudet av aluminium och föra med sig lägre priser.

Företag som gynnas av fallande priser på aluminium

• Coca-Cola Enterprises (NYSE: CCE) och Pepsi Bottling Group (NYSE: PBG) använder båda aluminium för att göra burkar till sina drycker. Aluminium utgör cirka 15 % av CCE: s produktionskostnader och 20 % hos Pepsi. En minskning av priset på aluminium skulle leda till att dessa skulle kunna sänka sina totala produktionskostnader vilket kan översättas till högre vinstmarginaler.
• Kontraktstillverkare av aluminiumburkar, som Ball (BLL) och Amcor (AMCR) är beroende av stabila, långsiktiga avtal med dryckesföretagen och att dessa kontrakt medger en flexibilitet för leverantören att överföra produktionskostnaderna på köparen. Det är vanligtvis en fördröjning mellan en prishöjning i aluminium och justering av kontraktet och under denna period, kan tillverkarnas vinster bli lidande.
• Toyota (NYSE: TM) och Nissan (NasdaqCM: NSANY) och i mindre utsträckning andra företag som General Motors, Ford Motor Company, Daimler Chrysler och Volkswagen (XETRA: VOW.DE) gynnas av fallande priser på aluminium. Alla biltillverkare använder aluminium, men de japanska företagen som tillverkar bilar tenderar att använda en högre andel aluminium än branschens genomsnitt på 13 procent. Fallande aluminiumpriser skulle sänka biltillverkarnas produktionskostnader, och de besparingar som görs kan antingen behållas som vinster eller återinvesteras i företaget.
• Boeing (NYSE: BA) och Airbus tillverkar båda flygplan, något som kräver stora mängder aluminium. Aluminium har traditionellt varit det primära material som använts för att bygga flygplanskroppar, även om kompositmaterial i allt större utsträckning används. Aluminium kan svara för upp till 50 % av ett flygplans vikt, så en nedgång i priserna på aluminium kan avsevärt komma att sänka flygföretagens produktionskostnader.

Företag som gynnas av stigande priser på aluminium

• Företag som Alcoa (NYSE: AA), Alcan (NYSE: AL), Rusal och Aluminium Corporation of China (ACH) har stor nytta av stigande priserna på aluminium eftersom dessa stora företag är inblandade i hela produktionskedjan för aluminium från bauxitbrytning till aluminiumsmältverk.
• Andra företag inom aluminiumindustrin arbetar i allmänhet bara i ett av de tre produktionsstadierna. Företag som producerar färdigt aluminium gynnas av högre priser, men aluminiumoxidraffinaderier kan vara något långsammare att skörda frukterna på grund av ett överutbud av bauxitmalm i förhållande till efterfrågan.
• US Steel (NYSE: X), Nucor (NYSE: NUE) och General Dynamics (NYSE: GD) är stålföretag som alla kan dra nytta av en ökning i aluminiumpriserna. Vissa företag, såsom biltillverkare, har varit snabba med att ersätta stål med aluminium för att dra nytta av aluminium. Stigande aluminiumpriser kan bromsa denna process, vilket kan bidra till att begränsa dessa företags migrering bort från stålet.

Global produktion av aluminium

Aluminium är den mest använda av alla metaller, vid sidan av järn. Den globala produktionen av aluminium under 2005 uppgick till 31,9 miljoner ton. Det översteg alla andra metaller förutom järn (837.500.000 ton). Prognosen för 2012 är 42 till 45 miljoner ton, drivet av stigande kinesisk efterfrågan.
År 2005 var Folkrepubliken Kina världens största producent av aluminium med nästan en femtedel världens produktion, följt av Ryssland, Kanada och USA, rapporterar British Geological Survey.

Under de senaste 50 åren har Australien blivit en stor producent av bauxitmalm och en stor producent och exportör av aluminiumoxid innan landet blev omkört av Kina 2007. Australien producerade 62 miljoner ton av bauxit under 2005. De australiska fyndigheterna har vissa raffineringsproblem då vissa av fyndigheterna innehåller höga halter av kvarts, men de har i gengäld fördelen av att vara ytliga och relativt lätta att bryta.

Produktion

Aluminium bildar starka kemiska bindningar med syre varför det är svårt att extrahera malm ur bauxit på grund av den energi som krävs för detta. Så är till exempel direktreduktion med kol som används för att producera järn, inte är kemiskt möjligt eftersom aluminium är ett starkare reduktionsmedel än kol.

Däremot är en indirekt carbothermic-reduktion möjlig med hjälp av kol och Al2O3, som utgör en mellanliggande produkt och detta kan göra det möjligt att utvinna aluminium redan vid en temperatur på 1900-2000 °C. Denna process är fortfarande under utveckling men då den förbrukar mindre energi och ger lägre halter av CO2-utsläpp än den mer vanligt förekommande Hall-Héroult-processen tittar branschen på denna metod med stort intresse.

Aluminiumoxid har en smältpunkt på cirka 2000 °C (3600 °F) och måste därför utvinnas genom elektrolys. I denna process upplöses aluminiumoxid i smält kryolit med kalciumfluorid och reduceras sedan till ren metall. Den operativa temperaturen för reduktionscellerna är cirka 950 till 980 °C (1740 till 1800 °F). Kryolit, en kemisk förening av aluminium och natriumfluorider, finns som ett mineral på Grönland, men i industriell användning har den på senare tid ersatts med ett syntetiskt ämne.

Historisk prisutveckling aluminium

Produktion

Aluminiumelektrolys med Hall-Héroultprocessen förbrukar mycket energi, men de alternativa processer som finns har alltid visat sig vara mindre lönsamma ekonomiskt och / eller ekologiska. Den globala genomsnittliga specifika energiförbrukningen är cirka 15 ± 0,5 kilowattimmar per kilo aluminium som produceras (från 52 till 56 MJ / kg).

Elkraft står för cirka 20 % till 40 % av kostnaden för att producera aluminium, beroende på var i världen smältverket finns. Tillverkning av aluminium förbrukar ungefär 5 % av all elproduktionen i USA. Således tenderar smältverk att vara belägna där elkraft är vanligt förekommande och billigt, till exempel i Förenade Arabemiraten som har ett stort överskott naturgas samt Island och Norge med energi från förnybara energikällor. Världens största smältverk för aluminium finns i Folkrepubliken Kina, Ryssland samt Quebec och British Columbia i Kanada.

Återvinning

Aluminium kan återvinnas till 100 procent utan att metallen förlorar någon av sina naturliga egenskaper. Återvinning av metallen har blivit en viktig del av aluminiumindustrin. Återvinning var inte särskilt förekommande fram till slutet av 1960-talet, då den ökade användningen av aluminiumburkar för drycker ledde till att allmänheten uppmärksammandes på problemen som dessa burkar skapade.

Återvinning innebär att man smälter skrot, en process som endast kräver 5 % av den energi som används för att producera aluminium från malm, även om en betydande del, upp till 15 % av det ingående materialet, försvinner som slagg.

Denna slagg kan emellertid genomgå ytterligare en process för att utvinna ytterligare aluminium. I Europa återvinns 42 % av alla dryckesburkar av aluminium, 85 % av allt byggmaterial och 95 % av alla transportfordon.

Återvunnet aluminium benämns sekundär aluminium, men bibehåller samma fysiska egenskaper som primärt aluminium. Sekundärt aluminium framställs i en mängd olika format och används i 80 % av alla legeringar.

Handel i aluminiumfutures

Terminskontrakt i aluminium handlades tidigare på New York-Commodities Exchange under kortnamnet AL. Dessa terminskontrakt gick till leverans varje månad på året.

NYMEX har emellertid sedan september 2009 avlistat denna råvara vilket även den japanska råvarubörsen TOCOM i Tokyo har gjort varför den största andelen av all handel med aluminium numera äger rum på London Metal Exchange där metallen handlas under tickerkoden AH.

Kvalitet

Primärt aluminium med föroreningar som inte är större än vad som specificeras i den registrerade beteckningen P1020A i ”International Designations and Chemical Composition Limits for Unalloyed Aluminum” (revised March 2007)”

Lot size (warrant)

25 ton med en godkänd avvikelse om +/- 2 %

Form

Göt, tackor, suggor

Lagstiftning

Dessa kontrakt lyder under engelsk lag, och regleras dessutom av LME och Financial Services Authority (FSA).

Terminskontrakt på LME får endast erbjudas eller säljas till amerikanska termins- eller optionskunder av företag som är registrerade hos Commodity Futures Trading Commission (CFTC), eller företag som har tillstånd att begära och ta emot pengar från utländska termins- och optionskunder för handel på LME i enlighet med CFTC regel 30,10.

Skiljedom

I de fall som parterna inte kan enas, skall medling ske via LME:s skiljedomsförfarande och / eller genom annat organ som parterna kommit överens om.

Visste du detta om aluminium?

Aluminium är en av de få metaller som behåller sin silvriga reflektans även i fin pulverform, vilket gör metallen till en viktig delkomponent vid framställandet av silverfärgade färger.

Forskning i början på nittiotalet pekade på att aluminium vid större intag kan leda till Alzheimer, något som fått igång diskussioner kring huruvida användandet av kastruller gjorda av aluminium skall förbjudas.

Aluminium har god termisk och elektrisk ledningsförmåga, motsvarande 59 % av ledningsförmågan hos koppar, både termisk och elektrisk.